E18 Retvet - Vinterbro Reguleringsplan Notat geoteknisk vurdering
FORORD Statens vegvesen utarbeider i samarbeid med Ski og Ås kommuner grunnlag for reguleringsplan for ny E18 på strekningen Retvet Vinterbro i Akershus. Vegen planlegges som motorveg med fire felt og er ca. 16 km totalt, hvorav 7 km i Ski og 9 km i Ås kommune. Grunnlaget utarbeides av Statens vegvesen Region øst med Lisa Steinnes Rø som planleggingsleder. Elin Bustnes Amundsen er prosjektansvarlig. En konsulentgruppe med Asplan Viak som hovedkonsulent bistår i arbeidet. Eivind Aase er oppdragsleder for konsulentgruppen. Grunnlaget for reguleringsplanen består blant annet av en samling arbeidsnotat/rapporter som belyser ulike fagtema. Dette arbeidsnotatet omhandler temaet geoteknisk vurdering av. Notatet er utarbeidet av Multiconsult ASA.
NOTAT OPPDRAG E18 Retvet-Vinterbro DOKUMENTKODE 125103-RIG-NOT-015 EMNE Geotekniske innspill TILGJENGELIGHET Åpen OPPDRAGSGIVER Asplan Viak OPPDRAGSLEDER Magnus Hagen Brubakk KONTAKTPERSON Eivind Aase SAKSBEHANDLER Magnus Hagen Brubakk KOPI Øystein Seljegard ANSVARLIG ENHET 1012 Oslo Geoteknikk Bygg & Infrastruktur SAMMENDRAG Statens Vegvesen Region Øst planlegger ny E18 Retvet Vinterbro, som er nordligste parsell av ny E18 Østfold; Vinterbro Ørje. Prosjektet omfatter 17,5 km ny firefelts motorveg og oppfølging av en rekke konstruksjoner. Gjeldende notat omhandler geotekniske tiltak og innspill for K1800. Brua anbefales fundamentert på borede stålkjernepeler til berg, imidlertid bør poretrykket overvåkes videre for å se om dette kan få konsekvens for valg av fundamenteringsløsning. Rev02: Kapittel 4 oppdatert til å omhandle borede stålrørspeler. Innholdsfortegnelse 1 Innledning...2 2 Referanser...2 3 Topografi og grunnforhold...3 Generelt...3 Utførte grunnundersøkelser...3 Grunnforhold...4 Dybder til berg...4 Grunnvann...4 Områdestabilitet...5 Forurensing...5 Flom...5 4 Fundamentering...5 Forutsetninger...5 Beregninger...6 5 Graving og fylling...7 6 Jordskjelv...7 02 7.12.2015 Revidert etter kommentar fra SVV MHB IDH MHB 01 3.09.2015 Reguleringsplan MHB OAF MHB 00 22.05.2015 Utkast til RIB MHB OAF MHB REV. DATO BESKRIVELSE UTARBEIDET AV KONTROLLERT AV GODKJENT AV MULTICONSULT Nedre Skøyen vei 2 Postboks 265 Skøyen, 0213 Oslo Tlf 21 58 50 00 NO 910 253 158 MVA
1 Innledning Statens Vegvesen Region Øst planlegger ny E18 Retvet - Vinterbro. E18 Retvet - Vinterbro er nordligste parsell av ny E18 Østfold; Vinterbro - Ørje. Prosjektet omfatter 17,5 km ny firefelts motorveg og oppføring av en rekke konstruksjoner. Blant disse er fra ca. profil 16730 til ca. profil 17070. vil ha en brulengde på ca. 340 m fordelt på 11 spenn, hvor lengste spenn er 32m. Det er planlagt å etablere to parallelle bruer, en for hver kjøreretning. Illustrasjon av konstruksjonen er vist i Figur 1-1. Brua er en spennarmert platebru og spenner over Tingulstadbekken og dagens E18. Samtlige akser er planlagt fundamentert på borede stålkjernepeler til berg. Figur 1-1: K1800, oppriss Dette notatet redegjør for geotekniske innspill i forbindelse med prosjektering av denne broen. 2 Referanser Følgende dokumenter legges til grunn: /1/ Multiconsult, 125103-RIG-NOT-003. Geoteknisk prosjekteringsnotat, revisjon 02 /2/ Multiconsult, 125103-RIG-RAP-001. Datarapport 1, revisjon 02, datert 13. august 2015 /3/ Multisonsult, 125103-RIG-RAP-002. Datarapport 2, revisjon 02, datert 13. august 2015 /4/ Multiconsult, 125103-RIG-NOT-007-6, Materialparameterrapport, revisjon 01 /5/ Multiconsult, 125103-RIG-NOT-009-5, Områdestabilitetsrapport, revisjon 02 /6/ EK8-1, NS-EN 1998-1:2004+A1:2013+NA:2014 /7/ EK8-5, NS-EN 1998-5:2004+NA:2014 /8/ Peleveiledningen 1012 125103-RIG-NOT-015 7. desember 2015 / Revisjon 02 Side 2 av 8
3 Topografi og grunnforhold Generelt Generell beskrivelse av grunnforholdene langs parsellen er basert på utførte grunnundersøkelser /3/ og kvartærgeologisk data fra NGU. Figur 3-1 viser hvor broen er planlagt, markert med rød sirkel. Området broen spenner over er relativt flatt, men terrenget stiger bratt på i hver ende av planlagt bro. Figur 3-1: Plassering av er vist med rød ring. (kilde 1881.no/kart) Utførte grunnundersøkelser Det er utført grunnundersøkelser i området i to omganger. Utdrag fra borplanen rundt konstruksjonen er vist i Figur 2 under. 125103-RIG-NOT-015 7. desember 2015 / Revisjon 02 Side 3 av 8
Figur 2: Utsnitt av borplan Grunnforhold Grunnforholdene i området er beskrevet i notat 125103-RIG-NOT-007 og kort oppsummert i det følgende. Utførte grunnundersøkelser viser at grunnen hovedsakelig består av leire i stor dybde. Leiren er bløt til middels bløt. Opptatte prøver bekrefter at leiren er kvikk fra ca. 3 m dybde. Dybder til berg I skråningen ved vestenden av broen er det flere steder registrert berg i dagen. På det flate partiet under broen er berg påtruffet i inntil ca. 56 m dybde, hvilket betyr at berget faller bratt. Også ved østenden av broen er det registrert små løsmassedybder. Grunnvann Det er satt ned hydrauliske poretrykksmålere i to punkt. I ett punkt er det også satt ned elektriske poretrykksmålere. Målt dato PZ 6016A (kote +88,2) PZ 6016B (kote +83,2) Terrenghøyde Trykkhøyde Terrenghøyde Trykkhøyde 2014-12-15 93,2 94,1 93,2 94,1 2015-01-21 93,2 Is til toppen 93,2 94,0 2015-04-10 93,2 Rant over 93,2 93,4 125103-RIG-NOT-015 7. desember 2015 / Revisjon 02 Side 4 av 8
Målt dato PZ 6023A (kote +70,8) PZ 6023B (kote +80,8) Terrenghøyde Trykkhøyde Terrenghøyde Trykkhøyde 2014-12-15 90,8 91,8 90,8 90,8 2015-01-21 90,8 Is til toppen 90,8 90,8 2015-04-10 90,8 Rant over 90,8 90,8 Målt dato Elektrisk: PZ 6023 (kote +85,8) Elektrisk: PZ 6023 (kote +77,8) Terrenghøyde Trykkhøyde Terrenghøyde Trykkhøyde 2015-01-21 90,8 93,1 90,8 92,7 2015-04-10 90,8 91,6 90,8 91,7 2015-06-09 90,8 90,8 90,8 91,6 Avlesning av poretrykksmålerne indikerer grunnvann omtrent i terreng og tendenser til overtrykk. Poretrykket bør overvåkes videre, og det må vurderes i byggeplan om overtrykk får konsekvens for fundamenteringsmetode. Områdestabilitet Områdestabiliteten er vurdert i egent notat 125103-RIG-NOT-009-5, ref./5/ Forurensing Dette notatet omhandler ingen forhold knyttet til miljøteknisk rådgivning; dette ivaretas av andre. Flom Eventuell flom kan påvirke fundamentene for ny bro. Dette notatet omhandler ingen forhold knyttet til flom; dette må ivaretas av andre. 4 Fundamentering Utførte grunnundersøkelser viser at dybden til berg stedvis er 50m, i tillegg til stor variasjon av dybden til berg og forekomst av skrått bergforløpt, anbefales det å benytte en boret peleløsning for å oppnå sikker kontakt med berget. Grunnundersøkelsene viser i tillegg at løsmassene stor sett består av bløt leire, og at det kun i et fåtall av borpunktene finnes enkelte lag med fastere masser. Dette gjør at friksjonsbæring vil være vanskelig å oppnå, og valgt peletype bør bære på spiss, selv i områder med stor løsmassemektighet. Med bakgrunn i dette er anbefalt fundamentert på stålkjernepeler eller utstøpte stålrørspeler til berg. Utførte totalsonderinger viser at dybden til berg varierer fra cirka 16 til 50 m under terreng. I det videre er prinsipp for bruks av stålkjernepeler beskrevet. Forutsetninger Pelene beregnes i henhold til Peleveiledningen 2012. Det må påsees at det ikke blir konflikt mellom skrå-pelene fra de parallelle bruene. I bruddgrensetilstand skal stålkjernepelene generelt kontrolleres for: 125103-RIG-NOT-015 7. desember 2015 / Revisjon 02 Side 5 av 8
Installert kapasitet Påhengskrefter Knekking pel i jord 4.1.1 Jordparametere Det benyttes en gjennomsnittlig udrenert skjærfasthet på 20 kpa til grunnlag for knekningsberegningene. 4.1.2 Levetid Ved installasjon av stålkjernepeler bores først et fôringsrør gjennom løsmassene og ned i berg. Stålkjernen plasseres i fôringsrøret, og spalten mellom kjernen og fôringsrøret gyses med mørtel. Fôringsrøret og gysemassen fungerer dermed som korrosjonsbeskyttelse av stålkjernen. Verken fôringsrøret eller gysemassens aksialkapasitet medtas i stålkjernens kapasitet. Fôringsrøret skal dermed korrodere og gysemassen erodere før kjernen eksponeres for korrosjon. Det forutsettes min 20 mm mørteloverdekning mellom stålkjerne/fôringsrør og stålkjerne/berg. Der stål står i naturlig avsatte jordarter under grunnvannstand er korrosjonsfaren liten. Peleveiledningen kap. 6.0.5 angir at korrosjonshastigheten i «Naturlig avsatte jordarter over grunnvannstand» er 0,020 mm/år. 4.1.3 Krav til stålmaterialer Stålkvalitet på stålkjernepeler i Peleveiledningen anbefalt å være minimum S355J2AR. I Tabell 1 er det gitt flytespenninger i stål av denne kvaliteten avhengig av dimensjon (i henhold til NS-EN 10025-2 «Varmvalsede produkter av konstruksjonsstål»). Tabell 1: Flytspenning i stål avhengig av dimensjon Dimensjon 63<D 80 80<D 100 100<D 150 150<D 200 200<D 250 Spenning [Mpa] 325 315 295 285 275 Tabell 2: Standard dimensjoner av fôringsrør Stålkjerne ø90 ø120 ø150 ø180 Fôringsrør 168,3x4,5 193,7x5,0 219,1x5,0 273x6,3 Beregninger Dimensjonerende lastvirkning skal generelt være mindre enn pelematerialets dimensjonerende kapasitet etter installasjon, alternativt knekk-kapasiteten. 4.2.1 Påhengslaster Alle spissbærende peler skal i følge Peleveiledningen dimensjoneres for påhengslaster. Påhengskrefter kommer av setninger og kryp i jordmassene rundt pelen, og påhengslasten øker i pelens lengderetning og avhenger av pelens omkrets og lengde til berg. For stålkjernepeler er det vanlig å forutsette at påhengskreftene opptas av fôringsrøret, og det er relevant også for dette prosjektet. 125103-RIG-NOT-015 7. desember 2015 / Revisjon 02 Side 6 av 8
4.2.2 Kapasitet Kapasitetsberegningene er utført i henholdt til anvisninger i peleveiledningen 2012. Fôringsrør og mørtel er ikke inkludert i kapasitetsberegningene for vertikallast. Installert kapasitet for pelene, N i, avhenger av grunnforhold, og finnes ved å innføre en reduksjonsfaktor f a, for teoretisk kapasitet. f a velges i henhold til Peleveilederens tabell 1.2. Det er forholdsvis homogene grunnforhold med leire i området, noe som tilsier gode forhold for boring av peler. På grunn av tendenser til artesisk trykk og dermed fare for utvasking av materialet langs pelen, er f a vurdert å være 0,75 som tilsvarer middels gunstige forhold. Tabell 3: Kapasitet for stålkjernepeler Diameter Langtids knekkapasitet (N kd) N c,rd (A*f d) N i (f a N c,rd) [mm] [kn] [kn] [kn] ø90 1028 1822 1367 ø120 1828 3033 2275 ø150 2856 4739 3554 ø180 4112 6593 4944 Beregningene viser at knekking vil være dimensjonerende. For trykkpeler settes minste innboringslengde i godt berg til min 1 m. Det kan aksepteres at fôringsrør avsluttes ved uk. stålkjerne. Stålkjernepeler kan ta strekk ved at kjernen bores lengre inn i berg. Strekkapasiteten er begrenset av kapasiteten i skjøter og i selve bergfestet. For strekkpeler er normal innboringsdybde i uforet berghull minimum 3-4 m. Det antas at pelens strekkapasitet er rundt 60 % av den installerte trykkapasiteten. 5 Graving og fylling Brugeomtrien og veglinja medfører at tilløpsfyllingene blir små og fyllingshøyden lav. I tillegg etableres fyllingene i områder med liten løsmassemektighet og relativt faste masser. 6 Jordskjelv Det er i området registrert sensitiv leier/sprøbrudd materiale. Iht. Tabell NA.3.1 i EK8-1 /6/ defineres områder med materiale som kan gå over i flytefase, som grunntype S 2. For grunntype S 2 må det ved detaljprosjektering utføres en seismisk responsanalyse for å fastsette forsterkningsfaktor og responsspekter for konstruksjonen. Det kreves normalt ikke påvisning av tilstrekkelig sikkerhet etter EK8-1 for konstruksjoner som tilfredsstiller et av følgende krav: Seismisk klasse I havner i enten seismisk klasse III eller IV (EK8-1 Tabell NA.4(902)) a g S < 0.05g = 0.49 m/s 2 a g S = g I (0.8 a g40hz) S = 1.4 (0.8 0.55) 2.0 = 1.23 m/s 2 (ihht. EK8-1 Figur NA.3(901) for seismisk klasse III) 125103-RIG-NOT-015 7. desember 2015 / Revisjon 02 Side 7 av 8
S d(t) < 0.05g = 0.49 m/s 2 Svingeperiode og responsspekter må vurderes, men erfaringsmessig tilfredsstilles ikke dette kriteriet med grunntype S 2. Foreløpig vurdering av utelatelseskriteriene tyder på at det må påvises tilstrekkelig sikkerhet etter EK8-1 for. Hvis det viser seg at grunnforholdene varierer slik at det beregnes ulike grunntyper for de ulike fundamentene krever standarden at romligvariasjon ivaretas, ref. pkt. 3.3(1)P i EK8-1 /6/. er tenkt fundamentert på stålkjernepeler til berg. Ved pelefundamentering stiller standarden krav til vurdering av «soil structure interaction», ref. kapittel 6 pkt. 2 og pkt. 5.4.2 i EK8-5 /7/. 125103-RIG-NOT-015 7. desember 2015 / Revisjon 02 Side 8 av 8